Scenariusz zajęć realizowanych zgodnie z metodologią STEM w oparciu o zasoby Zintegrowanej Platformy Edukacyjnej, opracowany w ramach rządowego programu wspierania organów prowadzących szkoły i placówki w rozwijaniu umiejętności cyfrowych dzieci i młodzieży na lata 2025‑2029 – „Cyfrowy Uczeń” (Dz.U.2025.1254)

Imię i nazwisko autora: Roman Frąckowiak

Przedmiot wiodący:

• informatyka

Filary metodologii STEM realizowane w ramach zajęć:

(S) przedmioty przyrodnicze

• fizyka

(T) technologie

• informatyka

(E) inżynieria

(M) matematyka

Etap edukacyjny:

III etap - szkoła ponadpodstawowa

• liceum ogólnokształcące

• technikum

• szkoła branżowa

Pracownia STEM wspierana przez scenariusz:

• P1: projektowanie i prototypowanie

Czas potrzebny na realizację zajęć:

• 135 minut (3 godziny lekcyjne)

Sugerowany sposób organizacji czasu:

• zajęcia realizowane w całości w sposób ciągły

Krótki opis zajęć

Lutowanie jest kluczową techniką łączenia elementów elektronicznych, opartą na wykorzystaniu spoiwa o niższej temperaturze topnienia niż łączone materiały. Podstawowe metody obejmują lutowanie miękkie z użyciem cyny oraz topnika, który usuwa tlenki i poprawia zwilżalność pól lutowniczych. Proces wymaga prawidłowego nagrzania pola i wyprowadzenia, kontrolowania ilości spoiwa oraz unikania przegrzewania podzespołów. Poprawnie wykonane luty cechują się gładką, błyszczącą powierzchnią i zapewniają trwałe, przewodzące połączenia niezbędne w układach elektronicznych. Elementem praktycznym będzie budowa robota omijającego przeszkody, a zadaniem dodatkowym dla uczniów chcących rozwijać umiejętności z zakresu lutowania i programowania propozycja projektu lutowniczego: „Moduł sygnalizacyjny LED z funkcją testu połączeń lutowanych”.

Tytuły i odnośniki do e‑materiałów z ZPE, w oparciu o które przygotowane są zajęcia

• Podstawy lutowania

• Technika lutowania i wylutowywanie elementów elektronicznych

• Montaż elementów i podzespołów elektrycznych i elektronicznych

• Schematy blokowe urządzeń elektronicznych

• Symulacja pracy analogowych układów urządzeń elektronicznych

• Arduino – zamek na hasło

• Arduino – żyroskop elektroniczny

• Arduino -robot omijający przeszkody

Cel ogólny zajęć:

Celem zajęć jest zapoznanie uczniów z podstawami lutowania elementów elektronicznych oraz rozwijanie umiejętności wykonywania trwałych i poprawnych połączeń lutowanych, niezbędnych w budowie i programowaniu prostych układów elektronicznych, poprzez realizację zadań praktycznych i projektowych.

Cele operacyjne w sferze kognitywnej zgodnie ze zrewidowaną taksonomią Blooma

Z zakresu pamiętania informacji
(przywoływanie istotnych informacji).

Uczeń:

• wymieni podstawowe narzędzia do lutowania (lutownica, odsysacz, plecionka, topnik),

• omówi budowę lutownicy, 

• wymieni rodzaje lutownic,

• zidentyfikuje pojęcia: THT, SMT, topnik, ESD, plecionka (korzystając ze słownika pojęć ZPE),

• wymieni zasady BHP związane z lutowaniem.

Z zakresu rozumienia informacji
(wyjaśnienie istotnych informacji).

Uczeń:

• omówi działanie czujników między innymi odległości,

• wymieni podstawowe narzędzia do lutowania (lutownica, odsysacz, plecionka, topnik),

• dowie się, jak zbudowana jest lutownica i pozna rodzaje lutownic,

• zidentyfikuje pojęcia: THT, SMT, topnik, ESD, plecionka (korzystając ze słownika pojęć ZPE).

• wskaże zasady BHP związane z lutowaniem.

Z zakresu zastosowania informacji
(rozwiązywanie problemów o zamkniętej strukturze, o jednoznacznym rozwiązaniu).

Uczeń:

• montuje prosty układ elektroniczny na płytce stykowej według schematu,

• programuje układ oparty na Arduino tak, aby sterować świeceniem diody LED i diody RGB,

• używa podstawowych funkcji języka C++ wykorzystanych podczas programowania układu Arduino, 

• wyjaśnia pojęcie szkicu,

• wyjaśnia pojęcie kompilacji, wgrywania szkicu do układu Arduino

• wyjaśnia cel stosowania portu szeregowego,

• stosuje wiedzę o biegunowości elementów, podłączając je poprawnie do płytki.

Z zakresu analizowania, oceniania i tworzenia informacji 
(rozwiązywanie problemów o otwartej strukturze, tworzenie własnych rozwiązań zadanych problemów, ocena dotycząca wartości idei lub materiałów).

Uczeń 

• buduje robota omijającego przeszkody z użyciem czujnika odległości,

• programuje robota,

• przygotuje projekt sygnalizatora świetlnego.

Sposób realizacji zaplanowanych celów przez nauczyciela

• wykład;

• rozmowa nauczająca z wykorzystaniem multimedium i ćwiczeń interaktywnych;

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach.     

Realizowane punkty podstawy programowej kształcenia ogólnego dla danego przedmiotu

Przygotowanie nauczyciela

• Zaloguj się na ZPE: nauczyciel powinien mieć konto (szkoła powinna zapewnić dane dostępu).

• Przejrzyj przewodnik dla nauczyciela dostępny w zasobie „Technika lutowania” – zawiera metody wykorzystania multimediów, wskazówki do pracy grupowej, adaptacji dla uczniów z potrzebami. 

• Przygotuj stanowiska lutownicze w  pracowni STEM: lutownice (stacje lutownicze), plecionki, odsysacze, topnik, okulary ochronne, maty ESD, opaski ESD, płytki testowe / prototypowe PCB, cyna.

• Zapewnij dostęp do komputerów / tabletów z przeglądarką, żeby uczniowie mogli wejść na ZPE i odtwarzać materiały (filmy, interaktywne zadania).

• Sprawdź warunki BHP pracowni: wentylacja, gaśnice, zasady ESD, instrukcje awaryjne

Co zrobić, aby zajęcia były dostępne dla wszystkich uczniów?

Aby zajęcia z informatyki były dostępne dla wszystkich uczniów – w tym tych ze specjalnymi potrzebami edukacyjnymi (SPE) – warto zaplanować je tak, aby uwzględniały różnorodne możliwości, tempo pracy oraz style uczenia się.

• Zaproś uczniów do zalogowania się na ZPE przed lekcją lub na początku – upewnij się, że mają dostęp i potrafią poruszać się po zasobach (przewodnik dla uczącego się może pomóc). Technika lutowania i wylutowywania elementów elektronicznych/Przewodnik dla nauczyciela

• Przeprowadź krótką dyskusję wprowadzającą: co uczniowie już wiedzą o lutowaniu? Czy kiedyś lutowali? Jakie obawy mogą mieć?

• Podziel klasę na małe zespoły (np. pary lub grupy 3‑osobowe) – zapewni to lepszą organizację stanowisk i  większe bezpieczeństwo.

• Zaproponuj uczniom, którzy nie posiadają umiejętności lutowana, wykonanie ćwiczenia na płytce stykowej i  przygotowanie kodu na platformie Tinkercad.

Przygotowanie uczniów

• Korzystaj z trybu dostępności w ZPE: instrukcja użytkowania zasobu wskazuje, że platforma umożliwia powiększanie czcionki, tryby wysokiego kontrastu, odczyt przez czytnik ekranu.

• Zapewnij materiały pomocnicze (np. teksty opisujące pojęcia, słownik pojęć ZPE) dla uczniów, którzy lepiej przyswajają wiedzę pisemnie lub wizualnie.

Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć

Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć  z wykorzystaniem STEM.

1. Stosowanie ochrony ESD – mata antystatyczna, opaski nadgarstkowe, jonizatory powietrza. Technika lutowania i wylutowywania elementów elektronicznych/Słownik pojęć dla e‑materiału

2. Używanie okularów ochronnych przy lutowaniu, by chronić oczy przed rozpryskami cyny.

3. Praca w dobrze wentylowanym pomieszczeniu – para lotna topnika i lutowia może być szkodliwa.

4. Ustawienie temperatury lutownicy w  odpowiednim zakresie (np. 320–350 °C dla lutownic 25–50 W zgodnie z  infografiką).  Technika lutowania i wylutowywania elementów elektronicznych/Lutowanie miękkie przewlekane

5. Odłączanie lutownicy od zasilania, gdy nie jest używana.

6. Bezpieczne przechowywanie chemikaliów lutowniczych (topki, środki czyszczące) – zgodnie z instrukcjami producenta i BHP pokazanym w filmie „Chemia lutownicza”.

7. Rozlutowywanie (wylutowywanie) przy użyciu odpowiednich narzędzi – stacja rozlutowująca, kolba na gorące powietrze, plecionka – zgodnie z filmami instruktażowymi. Technika lutowania i wylutowywania elementów elektronicznych/Chemia lutownicza w elektronice

8. Uporządkowanie stanowisk pracy po zakończeniu – usunięcie nadmiaru cyny, wyłączenie sprzętu, uporządkowanie narzędzi.

Faza wprowadzająca

Faza realizacyjna

Faza podsumowująca